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  • 打印数组算法:堆栈与深度优先搜索(迷宫问题)

    每日一贴,今天的内容关键字为打印数组

        栈堆的拜访规矩被制约为Push和Pop两种作操,Push(入栈或压栈)向栈顶添加元素,Pop(出栈或弹出)则掏出前当栈顶的元素,也就是说,只能拜访栈顶元素而不能拜访栈中其它元素。

        在现我们用栈堆处理一个有意思的问题,定义一个二维数组:

        int maze[5][5] = { 

         0, 1, 0, 0, 0,

         0, 1, 0, 1, 0,

         0, 0, 0, 0, 0,

         0, 1, 1, 1, 0, 

         0, 0, 0, 1, 0,

        };

        它表现一个迷宫,其中的1表现墙壁,0表现可以走的路,只能横着走或竖着走,不能斜着走,要求编程序找出从左上角到右下角的线路。程序如下:(考参《Linux c 编程一站式习学》)

        

        

     C++ Code 
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    #include<stdio.h>

    typedef  struct point
    {
         int row, col;
    } item_t;
    #define MAX_ROW  5
    #define MAX_COL  5

    static item_t stack[ 512];
    static  int top =  0;

    void push(item_t p)
    {
        stack[top++] = p;
    }

    item_t pop( void)
    {
         return stack[--top];
    }

    int is_empty( void)
    {
         return top ==  0;
    }

    int maze[MAX_ROW][MAX_COL] =
    {
         01000,
         01010,
         00000,
         01110,
         00010,
    };

    void print_maze( void)
    {
         int i, j;
         for (i =  0; i < MAX_ROW; i++)
        {
             for (j =  0; j < MAX_COL; j++)
                printf( "%d ", maze[i][j]);
            putchar( '\n');
        }
        printf( "*********\n");
    }

    struct point predecessor[MAX_ROW][MAX_COL] =
    {
        {{ - 1, - 1}, { - 1, - 1}, { - 1, - 1}, { - 1, - 1}, { - 1, - 1}},
        {{ - 1, - 1}, { - 1, - 1}, { - 1, - 1}, { - 1, - 1}, { - 1, - 1}},
        {{ - 1, - 1}, { - 1, - 1}, { - 1, - 1}, { - 1, - 1}, { - 1, - 1}},
        {{ - 1, - 1}, { - 1, - 1}, { - 1, - 1}, { - 1, - 1}, { - 1, - 1}},
        {{ - 1, - 1}, { - 1, - 1}, { - 1, - 1}, { - 1, - 1}, { - 1, - 1}},
    };

    void visit( int row,  int col,  struct point pre)
    {
         struct point visit_point = { row, col };
        maze[row][col] =  2;
        predecessor[row][col] = pre;
        push(visit_point);
    }

    int main( void)
    {
         struct point p = {  00 };
        maze[p.row][p.col] =  2;
        push(p);
         while (!is_empty())
        {
            p = pop();
             if (p.row == MAX_ROW -  1  /* goal */
                    && p.col == MAX_COL -  1)
                 break;
             if (p.col +  1 < MAX_COL
                     /* right */
                    && maze[p.row][p.col +  1] ==  0)
                visit(p.row, p.col +  1, p);
             if (p.row +  1 < MAX_ROW
                     /* down */
                    && maze[p.row +  1][p.col] ==  0)
                visit(p.row +  1, p.col, p);
             if (p.col -  1 >=  0
                     /* left */
                    && maze[p.row][p.col -  1] ==  0)
                visit(p.row, p.col -  1, p);
             if (p.row -  1 >=  0
                     /* up */
                    && maze[p.row -  1][p.col] ==  0)
                visit(p.row -  1, p.col, p);
            print_maze();
        }

         if (p.row == MAX_ROW -  1 && p.col == MAX_COL -  1)
        {
            printf( "(%d, %d)\n", p.row, p.col);
             while (predecessor[p.row][p.col].row != - 1)
            {
                p = predecessor[p.row][p.col];
                printf( "(%d, %d)\n", p.row, p.col);
            }
        }
         else
            printf( "No path!\n");
         return  0;
    }
        每日一道理
    俄国作家契诃夫说:“有大狗,有小狗,小狗不该因为大狗的存在而心慌意乱。所有的狗都应该叫,就让他各自用上帝给他的声音。

        输出为:

        

        此次栈堆里的元素是结构体型类的,用来表现迷宫中一个点的x和y标坐。我们用一个新的数据结构保存走迷宫的线路,每一个走过的点都有一个前趋(Predecessor)点,表现是从哪儿走到前当点的,比如predecessor[4][4]是标坐为(3, 4)的点,就表现从(3, 4)走到了(4, 4),一开始predecessor的各元素初始化为效无标坐(-1, -1)。在迷宫中索探线路的同时就把线路保存在predecessor数组中,经已走过的点在maze数组中记为2止防复重走,最后找到点终时就根据predecessor数组保存的线路从点终打印到出发点。为了帮助懂得,把这个算法改写成伪代码(Pseudocode)如下图:

        

        

        程序在while环循的末端插了打印句语,每索探一步都打印出前当迷宫的状态(标记了哪些点),从打印结果可以看出这类搜索算法的特色是:每次索探完各个方向相邻的点后之,取其中一个相邻的点走下去,直一走到无路可走了再退回来,取另一个相邻的点再走下去。这称为深度优先搜索(DFS,Depth First Search)。索探迷宫和栈堆化变的程过如下图所示。

        

        图中各点的编号表现索探序顺,栈堆中保存的应该是标坐,在绘图时为了直观就把各点的编号写在栈堆里了。可见是正栈堆后进先出的质性使这个算法拥有了深度优先的特色。如果在索探问题的解时走进了死胡同,则要需退回来从另一条路继承索探,这类思惟称为回溯(Backtrack),一个型典的例子是很多编程书上都会讲的八皇后问题。

        最后我们打印点终的标坐并通过predecessor数据结构找到它的前趋,这样顺藤摸瓜直一打印到出发点。那么能不能从出发点到点终正向打印线路呢?,数组支撑随机拜访也支撑序顺拜访,如果在一个环循里打印数组,既可以正向打印也可以反向打印。但predecessor这类数据结构却有很多制约:
    1. 不能随机拜访一条线路上的意任点,只能通过一个点找到另一个点,通过另一个点再找第三个点,因此只能序顺拜访。
    2. 每一个点只知道它的前趋是谁,而不知道它的后继(Successor)是谁,所以只能反向序顺拜访。

        
    可见,有什么样的数据结构就定决了可以用什么样的算法。那为什么不再建一个successor数组来保存每一个点的后继呢?从DFS算法的程过可以看出,虽然每一个点的前趋只有一个,后继却不止一个,如果我们为每一个点只保存一个后继,则法无证保这个后继向指准确的线路。由此可见,有什么样的算法就定决了可以用什么样的数据结构。计划算法和计划数据结构这两件任务是紧密联系的。

        

        考参:《Linux c 编程一站式习学》

        

    文章结束给大家分享下程序员的一些笑话语录: 3G普不普及现在已经不是看终端了,而是看应用,有好的,便宜实用的应用,花1000多买个能用的智能手机应该不是什么难事。反过来说,你200元拿一个智能手机,没有好的应用,看个电影要几十元,也是没人用3G。

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